钻井泵用L型阀箱
2018-7-24 来源： 江苏如石机械股份有限公司 作者：缪平 缪伟华
摘 要:本文首先从6个方面对传统泵阀箱所具有的主要缺陷进行了详细总结分析；然后便是重点论述了新设计的L型高压阀箱的结构以及特点，让读者对新设计的L型高压阀箱有个准确的认识。并且通过大量实践证明，L型高压阀箱生产效率高，互换性强，在使用更换阀和缸套等易损件时特别方便,简单有效。
关键词:钻井泵 阀箱 缺陷 螺纹 压盖
钻井泵是钻井作业的重要装备，在工作时向井底输送循环高压钻井液，冲洗井底、破碎岩石、冷却润滑钻头，并将岩屑携带返回地面。阀箱是钻井泵的心脏部件，是钻井液从吸入到排出，从低压到高压的唯一载体。
1 、 传统泵阀箱的缺陷
目前国内生产销售F系列钻井泵较多，我们在工矿现场发现该型泵阀箱的维修麻烦。目前发现至少有6个缺陷，如图1所示：因件5’阀（上下两个阀即排出和吸入阀）上下活动频繁，件4’导向衬套易损，需要经常更换，更换上端导向衬套（排出端）时，需卸出件1’压盖，更换下端导向衬套（吸入端）时，需要卸出件7’缸盖。
缺陷一:当我们频繁安装和拆卸压盖时，件3’密封垫更容易损坏，安装时压盖依据螺纹旋转，进入阀箱，因压盖直接与密封垫（密封垫一般采用非金属材料）接触，阻力较大，也容易拧坏密封垫；缺陷二:如果导向衬套因未能及时更换导致压盖损坏，更换压盖的代价较大；缺陷三:因频繁安装和拆卸压盖，阀箱内锯齿形螺纹容易损坏，如果无法修复时，则需要更换整个阀箱，代价更大；缺陷四:压盖和缸盖不互换，增加了生产和维修的麻烦；缺陷五:一般情况下，件8’双头螺柱的螺头露出件9’螺母2～3个螺距（2～3扣），但是当我们给阀箱打此对应的螺孔时，孔口倒角很难一致（代价大），而加工螺柱时，螺纹根部退刀也很难保持一致，这就造成螺头露出螺母有可能少于或者多于2～3个螺距，不符合相关要求；缺陷六:下方吸入端的件6’导向装置复杂，增加了成本，且更换衬套和排出阀时麻烦。
2 、新设计的L型高压阀箱的结构及特点
针对上述缺陷，笔者做了下列改进：
如图2，笔者先将上述“1”型阀箱设计成两个阀箱即件8吸入阀箱和件7排出阀箱，分左右布置如同“L”型，这样安装拆卸排出端的阀导向装置容易方便，如果其中一个阀箱
损坏，只需更换一个，另一个可以继续使用,见图3。
将原来的压盖和缸盖全部合并为螺纹副即件1阀盖压筒和件2螺纹法兰，采用ACME螺纹联接，这样吸入端和排出端的所有阀盖和螺纹副包括联接紧固的件10双头螺柱和件9螺母都可以互换，减少了用户维修的工作量和成本。
如图4，件3阀盖的法兰面下端安装件4密封垫，阀盖的最下端联接件5导向法兰，导向法兰的上端外圆与阀盖的下端内孔定位配合，并用两个六角螺钉联接紧固，导向法兰内嵌入件6导向衬套，这样当因频繁拆卸导向衬套而导致导向法兰损坏后，只需要更换导向法兰，仍然能保持阀盖、螺纹法兰及阀盖压筒完好。
我们更换导向衬套步骤为旋开阀盖压筒，手拉阀盖之上的手柄，将阀盖连同导向法兰一起取出，再取出密封垫，然后在阀箱体外更换导向衬套，安装时反向顺序装入。吸入阀箱和排出阀箱两箱内的阀盖、导向法兰及导向衬套均可以互换，既减少加工成本，也方便维修。
如图5、图6、图7所示，阀箱的螺纹孔口端采用1∶4锥度孔，而双头螺柱与之联接一端的螺纹根部外圆也设计成1∶4的锥度，控制锥孔和外圆的大端尺寸，则可以保证螺柱旋入阀箱的位置，可以控制在0～0.1mm之内。这样就能保证所有双头螺柱伸出阀箱的高度，保证螺柱伸出螺母2～3个螺距(2～3扣)，同时也避免因螺柱伸出距不等而影响美观。
3 、 新型高压阀箱的结语
该阀箱已申报了一项发明专利 ，受理申请号CN201610151994.6。目前，笔者所在公司子公司利用该阀箱配套的PZ系列钻井泵和高压液力端在北美钻井市场特别在美国页岩气钻探方面尤受欢迎。
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